地下水資源評價

1、地下水資源評價地下水水量評價：是對地下水源地或某一地區(qū)、某個含水層的補給量、儲存量，允許開采量進行計算的基礎上，對所用計算方法的適宜性、水文地質(zhì)參數(shù)的可靠性、資源計算結果精度、開采資源保證程度所做出的全面評價。水資源調(diào)查評價工作，就是要回答一個地區(qū)或流域有多少水量（ 包括地表水、地下水的地區(qū)分布、時間變化、質(zhì)量標準、可靠程度）。同時還要研究社會經(jīng)濟發(fā)展需要多少水量（ 各種用水的現(xiàn)狀，近期和遠景預測），以及供需平衡存在的問題。地下水資源評價方法：用于確定地下水資源數(shù)量的方法很多，這里主要介紹一下4 種評價方法：開 采試驗法、補給疏干法、水文分析法、開采強度法。1、開采試驗法在地下水的非補給期（

2、或枯水期） 按接近取水工程設計的開采條件進行較長時間的抽水試驗，然后根據(jù)抽水量、水位降深動態(tài)或開采條件下的水量均衡方程求解出水源地枯季補給量，并以此量作為水源地的允許開采量。1、 1 適 用 條 件在水文地質(zhì)條件復雜地區(qū)，如果一時很難查清補給條件而又急需做出評價是，則可打勘探開采孔，并按開采條件（開采降深和開采量）進行抽水試驗，根據(jù)試驗結果可以直接評價開采量，這種評價方法，對潛水或承壓水，對新水源地或舊水源地擴建都能適用。對于含水性不均勻的巖溶地區(qū)最為常用。主要適用于中小型水源地。該方法的缺點是不能做區(qū)域性的水資源評價。1、 2 計算方法完全按開采條件抽水，最好從旱季開始，延續(xù)一至數(shù)月，從抽水

3、到恢復水位進行全面貫徹，結果可能出現(xiàn)兩種情形：（ 1）穩(wěn)定狀態(tài)：在長期抽水過程中，如果水位達到設計降深并趨于穩(wěn)定狀態(tài)，抽水量大于或等于需水量；抽停后，水位又能較快恢復到原始水位。則說明抽水量小于開采條件下的補給量，按需水量開采是有補給保證的，這時，實際的抽水量就是要求的開采量。（ 2）非穩(wěn)定狀態(tài): 如果水位達到設計降深并不穩(wěn)定，繼續(xù)下降；停抽后，雖然水位有所恢復，但始終達不到原始水位，測說明抽水量已經(jīng)超過開采條件下的補給量，按需水量開采是沒有保證的，這時，可按下列方法評價開采量：在水位持續(xù)下降過程中，只有大部分漏斗開始等幅下降，降速大小同抽水量成比例，則任意時段的水量均衡應滿足下式：卜1FAS

4、二（Q抽-Q昨）加pF一單位儲存量，mJASAt時段的水位喙，|mQ抽一平均抽水量皿九九QJ一開采條件下的補給量rn 'u由此得出：AS|Q抽二Q補+畋t其中抽水量有兩部分組成：一是開采條件下的補給量；二是含水層中消耗的儲存量。在抽水過程中，如果抽水量小于補給量， 則水位應發(fā)生等幅回升， 這時晝應 取負號，故，ASQ神% + %其中叱取已求的平均值；百為等幅回升速度。停抽時,Q抽二o,由此得ASQi瓦根據(jù)以上所求的Q撲，結合水文地質(zhì)條件和需水量即可評價開采量，但由 此求得的Q補評價是偏保守的，因為，旱季抽水只能確定一年中最小的補給量， 所以Q補用年平均補給量或多年平均補給量進行評價。1

5、、3實例某水源地位于基巖裂隙水的富水地段，在0.2km2面積內(nèi)打了 12個鉆孔，最大孔距不超過300nl在其中的三個孔中進行了四個多月的開采抽水試驗，觀測 數(shù)據(jù)見表1 1 0表1 1時段（月日）一 15.15.255.2夕 6.26.7-6.106.11、6.196.20 6.30平均抽水（小31692773307130712804平均降速（Q）0.470.090.940.540.14這些數(shù)據(jù)表明，在水位急速下降階段結束后，開始等幅持續(xù)下降，停抽或 暫時中斷抽水以及抽水量減少時，都發(fā)現(xiàn)水位有等幅回升現(xiàn)象。這說明抽水量 大于補給量。利用表1中的資料可列出五個方程式： 3169= ' +0

6、.472773= ' +0.093262= ' +0.94 3071= ' +0.542804=' +0.191為了全面考慮，把五個方程搭配聯(lián)解，求出Q補和葉值，結果見表12。表1 2聯(lián)立方程和和和和平均值Q樸26792813268826592710ImF1042473611763723從計算結果看，由不同時段組合所求出的補給量相差不大，但UF值變化較大，可能是由于裂隙發(fā)育不均，降落漏斗擴展速度不勻所致。再利用水位恢復資料進行復核 Q補，數(shù)據(jù)及計算結果見表13。表1 3時段（月，日）水位恢復值（mAlAt (m/d)平均抽水量（m/d）公式補給量3(m/d )7

7、.2 7.619.363.870ASQ產(chǎn)吟t27987.21 '7.2619.363.33107ASQm=Q衲 + u%2517平均值2657從以上計算結果看，該水源地旱季的補給量在2600-2700m團 之間，以此作為開采量是完全有保證的。若不能滿足需水量的要求，還可以利用年內(nèi)暫時 儲存量，適當增大允許開采量。但還應考慮總的降深大小及評價開采后對環(huán)境 的影響。2、補給疏干法根據(jù)水均衡的原理和以豐補欠的原則，把豐水期多余的地下水補給量（即大于開采量的那一部分補給量）平均分配到枯水期進行開采的資源評價方法。2、1適用條件補償疏干法適用于蓄水范圍不大，僅有季節(jié)性補給，且有一定儲存量，能 夠

8、其調(diào)節(jié)作用的季節(jié)性的調(diào)節(jié)水源地。在半干旱地區(qū)，降雨季節(jié)性分布極不均 勻，雨季時間短、降雨集中，地下水開采在旱季以來于消耗含水層的儲存量而 在雨季以回填被疏干的地下庫容的形式進行補給。開采量多少取決于允許降深 范圍如何最大限度地利用儲存量的調(diào)節(jié)庫容。采用這種評價方法時，它要求具備以下兩個條件：一是可借用的儲存量必 須滿足旱季的連續(xù)穩(wěn)定開采；二是雨季補給必須在平衡當時開采的同時，保證 能全部補償借用的儲存量而非部分補償。2、2計算方法用補償疏干法評價，要進行抽水試驗，要求有兩點：抽水量大小，必須造 成動水位等幅下降，以便觀測代表整個漏斗的下降值；抽水時間，應包括觀測 到整個漏斗的等幅上升值。在旱季

9、漏斗斗幅下降過程中， 任意時間段內(nèi)儲存量的變化值， 應該等于該時段抽出的水體積，即：',1&S一時段似內(nèi)漏斗的等幅下降值；Q 一為抽水量mi/dUF一單位儲存量；以一給水度；F一漏斗面積；當漏斗擴展全區(qū)時， 葉值接近常量，則：Qi一旱季的定量抽水量；九一水位急速下降結束時刻 I的水位降；”一旱季末時刻的水位降；（見下圖一抽水試驗過程圖）8 日 7612r 一據(jù) 求 出 的值, 分 兩 步 對 開 采量進行評價(1)計算開采量，旱季可能借用的儲存量，必須保證整個旱季連續(xù)開采， 所以旱季末期形成的最大水位降深不得超過設計的允許降深。設允許降深為0山1=Sg叱-S0;旱季開采時間設為

10、t開，則加二1升一t。由此可以得出開采量:max 0max。開=防3。，略去“更安全些。用上式求出的Qf ,可保證旱季連續(xù)開采,不會中斷，但不一定有補給保證。(2)計算補給量和評價，等幅回升時的單位補償量和水位下降時的單位儲 存量相等。設雨季抽水過卷中測得水位回升值為 3 經(jīng)過時間為”則單位時間內(nèi)補 償?shù)男◇w積為 "正 如用 與表示雨季的總補給時間，則雨季補給的水體積為 ("云+Qz)及補。把這個體積分配為全年開采時：即得年平均補給量：t補RsQ補二苑"瓦+ Q/Qz一雨季開采量，為了供水安全，考慮到可能出現(xiàn)旱年系列時，應從多年氣象周期出發(fā)，采用安全系數(shù)r=0.5

11、1。這時補二T撲，丁補為勘察年的時間補給時間。2、3實例某新建水源地，據(jù)勘探查明：含水層為厚層灰?guī)r，呈條帶狀分布，面積約 10km3灰?guī)r分布區(qū)有間歇性河，故巖溶水的補給來源主要是季節(jié)性河水滲漏和降水滲入。為了評價開采量，在整個旱季做了長期抽水試驗，試驗資料歸納如圖1所示，勘察年的旱季時間t開= 253天，兩季補給時間為T補= 112天，允許 降深規(guī)定為Smu = 23m。解：按旱季抽水資料求出NF值,liF =Q1761.7 (150-10)14.53-5=2588C" ； £1把允許降深作為旱季末期的最大降深，令t開二253天，則。M 23-5 口/Q” 酒、一=25況0

12、 即 -l»41.2n7d7T取安全系數(shù)=0.7,5卜二口卜=0.7乂112 =儆6天，得出% As11.5tll3 /=荻 WF瓦TQJ 二輛25騷0乂存+"00)="633嚴由此可得，Q">Q開，故Q開=I'44 4是有補給保證又能取出來的開米量。3、水文分析法在查明水文地質(zhì)條件的基礎上，充分利用水文測流資料和測流控制區(qū)的含 水層面積，直接求出地下徑流模數(shù)，即單位時間點位面積含水層的補給量或地 下徑流量。3、1適用條件在水文地質(zhì)勘察的基礎上，需查明地下水的天然補給量，作為有保證的區(qū) 域地下水資源，評價區(qū)域地下水資源的方法較多，但目前國內(nèi)

13、采用研究地表徑 流的水文分析發(fā)比較成功。尤其在水文地質(zhì)條件復雜、研究程度又相對較低的 巖溶水或裂隙水分布區(qū)，用這種方法評價比較簡單有效。3、2計算方法根據(jù)地下徑流模數(shù)，可以間接推算區(qū)域地下水的天然補給量或地下徑流量：Q = M-F3 t m /Q 一地下徑流量， 入耳， m 'Ml地下徑流模數(shù)，飛km”F含水層面積，km'由此可知，地下徑流模數(shù)是評價區(qū)域地下水資源的重要指標，它受區(qū)域地 下水的補給、徑流、排泄條件所控制。因此結合不同的水文地質(zhì)特征采用不同 的方法進行評價：1、地下河系發(fā)育的巖溶區(qū)根據(jù)這種水文地質(zhì)特征， 可選擇有控制性的暗河出口或泉群， 測定其枯水 期流量，同時圈

14、定對應的地下流域面積，取流量和地下流域面積之比，就是要 求的地下徑流模數(shù)。2、地表河系發(fā)育的非巖溶區(qū)對于裂隙水或巖溶裂隙水和積極交替帶的孔隙水，補給量形成地下徑流后， 直接排入河谷變成河水流量的組成部分，故可充分利用水文站現(xiàn)成的河流水文 圖來確定地下徑流模數(shù)。河水通常是由大氣降水和地下水補給，在枯水期，河水流量幾乎全由地下水 維持，而洪水期河水流量的大部分為降水補給，地下水補給量相對減少，甚至 河水倒流補給地下水，因此，利用河流水文圖時，必須從實際水文地質(zhì)條件出 發(fā)，將地下徑流量分割出來。目前，分割界限常由經(jīng)驗確定。 對巖性單一，集水面積較小的水文站，在流量過程圖上漲部分的起漲點至退水部分的退

15、水轉折點之間連線，把該線以下部分作為基流量； 對巖性非均一，集水面積大的水文站，以枯水期平均流量代表基流量； 在沒有水文站時，也可沿河流上下游斷面布置簡易測流法，由上下游斷面的流量差可求的控制區(qū)的地下徑流量和相應的地下徑流模數(shù)。當一個含水層和另一個模數(shù)已知的含水層一起被河流排泄時，可按下式計算未知含水層的模數(shù)，Ma = fr2H $m.Mz未知含水層的徑流模數(shù)，飛、km2七一對應“2的含水層面積，3 mQ含水綜合體排泄地段上的基流量，Mi和Fi一已知的含水層面積和徑流模數(shù)；3、3實例我國廣西水文地質(zhì)隊，在地蘇、大化等巖溶地區(qū)采用水文分析評價地下水資源，同時用實測流量進行了檢驗。結果，平均準確度

16、達86%具體見表3-1表3 1編R露頭類型地下徑流模數(shù)m3/s km補給面積km2計算流量m3/s實測流量mf/s準確度%43地下河天窗0.0041550.620.689163600.240.20834650.260.207710地下河出口180.0720.089011140.0560.069240440.1760.15588平均86.64、開采強度法:在大范圍的平原開采區(qū)，可將井位分布較均勻、水井流量相差不大的區(qū)域概化成一個或幾個規(guī)則形狀的開采區(qū)，將分散井群的總流量概化為開采強度。然后按非穩(wěn)定流的面積井公式去推算設計水位降深條件下的開采量或給定開采量條件下某一時刻開采區(qū)中心的水位降深。這種方

17、法即為開采強度法。4、1適用條件在井數(shù)很多，井位分散、開采面積很大的地區(qū)（這是農(nóng)業(yè)供水的特點），采用開 采強度法計算開采量比較方便。4、2計算方法以無界承壓含水層中的矩形開采區(qū)為例，在矩形開采區(qū)內(nèi)，以（E刀）點為 中心，取一微面積dF=dE dr,并把它看成開采量為 dQ的一個井點，在此點井 作用下，開采區(qū)內(nèi)外將形成水位降深的非穩(wěn)定場，對任一點A （x、y）引起的水位降ds,用點函數(shù)表示： 2T導水系數(shù)；A導壓系數(shù)；t一時間；r一點井到A點的距離;A點的總水位降:開采強度公式：S（x,山 I）+,孫心dT甲=耳水幾分概率的數(shù)值查表。在資源評價中，人們最關心的地方時開采區(qū)的中心降深最大的部位，這

18、里最易超過允許降深引起掉泵停產(chǎn)，故令 x=y=0,=，則S （t） = s （a,0）其中八病，1,S如果淺水層厚度H過大，而水位將S相對較小，即亙<0.1時，則可以直接近似用 于無界含水層，計算結果不會過分歪曲實際。S122如果0.1<h<0.3時，要用 外-h）代替s用給水度”代替h * ,結果得：H2 - h2 = h 號（'居）+ s"（ct島）+ 式為瓦）+ 5Kg Z|Ll *1-尾焉S80）其中的, 二式“-1】），表示開采漏斗內(nèi)淺水層的平均厚度；卜表示任一點的 動水位；ho代表開采區(qū)中心的動水位。4、3實例河北省冀縣、棗強、衡水地區(qū)，位于河北

19、平原中部，有巨厚的第四紀沉積 層，形成良好的儲水條件。其中有兩個承壓水含水組，是目前工農(nóng)業(yè)供水的主 要開采層。上部含水組在地表下 150250m,下部含水組在250350m之間。二 含水組均為中細砂組成。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，開采量逐年擴大，已經(jīng)形成以衡水為中心的巨大開采 漏斗。實踐證明，由于距補給區(qū)很遠，主要消耗彈性儲存量，所以形成非穩(wěn)定 開采動態(tài)：歷年水位下降大于水位回升，每年平均下降4.5m,開采量已經(jīng)失去補給保證。同時，下部含水組的水位下降快而回升慢，水位高于上部含水組， 兩組的開采漏斗也不重合。所以，兩個含水組之間的水力聯(lián)系并不明顯，而有 一定的獨立性。為了滿足農(nóng)田水利化 2030%勺規(guī)

20、劃要求，應對兩個含水組中的地下水資源 作出評價。為了簡單起見，本例僅摘錄上部含水組的計算結果，說明計算和評價方法。上部含水組的歷年開采資料統(tǒng)計在表41 中。年 月日天數(shù)統(tǒng)計開采量開采面積開采強度漏斗中 心水位 降深矩形開采區(qū)概化圖一222207. 6440.0002126.70一283165. 06440.0001327.05一385296. 36440.00017459.10304292.0313160.000168512.64508125.72131619.21222/131625.64在邊界條件沒有完全查清以前，現(xiàn)有開采面積雖已超過1000km2以上，但同河北平原面積相比還是很小的一部分

21、，而且離補給區(qū)很遠，含水層可視為無限 大。所以，仍屬局部開采區(qū)，采用開采強度法計算比較合適。(1)確定水文地質(zhì)參數(shù)。把表41中第一和第二兩行中的數(shù)據(jù)帶入公式705陽0.000212/55002000(0.000132-0.000212)x283倚.二S , 一, 十廠 2 x、吊 X 5052 x Jx 5網(wǎng)*550020002 x g X 曲2 x_4m2 /可得上部含水組的參數(shù)：”小，/=0.00258(2),計算19861973年的開采量，驗證所求參數(shù)的可靠性。分兩種情況計算：開采區(qū)有同一開采強度的19861970年。開米面積為44km2。見表4 1中的圖不(1)1968 年，t=222

22、 日，a=7.5X104m/dI5500a = = = 0.3722g 2 x J7.5 x 222 x 104lx=5500m,ly=2000m。求得公式中的0 = = 0.23622 gl查的5"（a,儀=0272由此可得X 0上72c6a 乂 222(j 7 =% = 0.0002該年總開采量為0.00258m以XWO.O0O2 乂 222 X 44 = 196.33萬 /J當年的統(tǒng)計開采量為207.3 x|l04m3/a。二者相比，計算的比實際的偏小5.4%同理，可求得1969年和1970年的開采量，列入表 42中就開采區(qū)有不同開采強度的1971 1973年。開采面積為316

23、懈，見表41個/2廠所赤口彳L L ） +值。7.占皿心也, 這時開采強度不但歷k不篙木而足也.廠方。所以/心卷彳"來說，虛/線地段的中心水位降，按迭加原理為：,1由此式可求出1。同理也可求出和、九 換成年總開采量后，結果也列入 表42中。年種項目-196819691970197119721973統(tǒng)計資料漏斗中心水位降深（m）工 6.707.059.1012.6419.2125.64m /統(tǒng)計開采量（萬 4）207.61165.06296.361656.384340.00/開采天數(shù)（d）222283385304508222計算結果44.2 km開采強度0.00020.0001360.000165開米里彳m1 /（萬必196.34169.00280.001316.2 km開采強度0.00004240.00006950.000138開采量4(萬 E/d)1624.094338.753314.70誤差-5.4+2.4-5.5-0.0195-0.028/表中數(shù)字比較證明，計算結果和統(tǒng)計結果資料很相近，最大誤差均在10%以內(nèi)?？梢?，所求參數(shù)和采用的公式基本上符合本區(qū)的實際情況。(3),按規(guī)劃的需水量預測漏斗中心水位降深，根據(jù)規(guī)劃要求，水利化程 度為20%灌溉標準為200-300m3/y 畝時，需水量和預測的水位